JP5087787B2 - 部分めっきリードフレームの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子の実装に用いる部分めっきを施したリードフレームの製造方法に関する。

半導体素子を実装するリードフレームは、パッド部及びリード部等からなる所定のパターンで形成されており、その表面の所定の部位にはＡｕやＡｇ等のめっきが施されている。このような部分めっきリードフレームを製造する方法としては、金属板をプレス加工やエッチング加工により所定の形状に形成した後、必要な箇所にめっきを施すことが行われている。

リードフレームにめっきを形成する手段としては、めっきが必要な箇所（めっき形成領域）が開口しているめっき用マスクをリードフレームの表面に押圧した状態でめっきを施すが、その際にリードフレームの側面や裏面にもめっきが形成されてしまう。そのため、後の剥離工程において、側面や裏面に形成された不要な部分のめっきを除去する処理を行うことが一般的である。

また、金属板の所定めっき形成領域に先にめっきを施した後、プレス加工やエッチング加工を行うことにより、部分めっきリードフレームを製造する方法もある。例えば特開平０４−２６８０９０号公報に記載の方法では、めっきが形成された部分を含めて打抜きを行うことによって、リードフレームの側面や裏面にめっきが形成されず、必要な箇所にのみめっきが形成された部分めっきリードフレームを製造することができる。

しかし、金属板にめっきを施した後にエッチング加工を行う場合には、めっき形成用のマスクと、次にリードフレーム形状にエッチング加工をするためのレジストパターンとの間で位置ズレが生じやすいことから、形成されたリードフレームのめっき位置が所定のめっき形成領域からずれた状態になってしまう問題があった。めっきの位置ずれが生じたリードフレームは、一部がリードフレーム表面の外周縁からはみ出しためっきバリが残るため不良品となる。

この問題を解決するための対策として、リードフレーム表面へのめっき形成領域を本来よりも狭い範囲とすること、即ち、形成すべきリードフレーム表面形状の外周縁よりも内側の領域内にめっきを形成する方法がある。しかし、この方法では、前述したパターンのズレによって、めっきバリの発生と共に、めっきが形成されずに金属板の素材表面が露出する問題が生じやすくなり、結局不良品となることが多かった。

また、リードフレームのバリの処理に関しては、例えば特開２００５−０５７１６２号公報に記載されるように、プレス加工によって生じた金属バリをブラシにより除去する方法がある。しかしながら、この方法は、微細砥粒を含有するブラシを用いてリードフレームの表面を研磨する或いは削り取る方法であって、リードフレームのめっき面に適用すると、めっきはプレス加工の金属バリよりも遥かに薄いため全て削り取られてしまうものである。

特開平０４−２６８０９０号公報 特開２００５−０５７１６２号公報

本発明は、上記した従来の事情に鑑み、金属板の表面に先にめっきを施した後、エッチング加工によりリードフレームを製造する場合に、所定位置にリードフレームの表面形状と同じ形状でめっき部を形成することができ、めっきが必要な部分に金属板の素材表面が露出することがなく、且つめっきバリの発生がない、部分めっきリードフレームの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明が提供する部分めっきリードフレームの製造方法は、製造すべきリードフレームの金属板表面上での表面形状に対し、該リードフレーム表面形状のめっき形成領域及びその外周縁から所定幅だけ外側に突き出た部分を含む領域にめっき部を形成し、めっき部が形成された金属板をエッチングしてリードフレームの形状に加工した後、得られたリードフレームの表面外周縁から外側に突き出ている突出めっきバリを除去することを特徴とする。

上記本発明による部分めっきリードフレームの製造方法は、更に具体的には、前記突出めっきバリをブラシにより折り曲げ或いは折り曲げて分離除去した後、折り曲げられてリードフレームに付着している突出めっきバリをエアブローにより分離除去することを特徴とするものである。

上記本発明による部分めっきリードフレームの製造方法においては、前記ブラシとして回転ブラシを用い、正転と逆転を行うことによって、突出めっきバリを両方向から折り曲げ或いは折り曲げて分離除去することができる。また、突出めっきバリの折り曲げによる分離除去を促進するためには、前記回転ブラシの正転と逆転を交互に２回以上繰り返して行うことが好ましい。

また、上記本発明による部分めっきリードフレームの製造方法においては、ブラシにより折り曲げられてリードフレームに付着している突出めっきバリの分離除去を確実にするためには、前記エアブローの際にエア吐出口を揺動させることが好ましい。

更に、上記本発明による部分めっきリードフレームの製造方法においては、リードフレームの変形を防止すると共に、リードフレームから分離しためっき片を回収するために、前記リードフレームを、前記回転ブラシの径より大きな径を有し且つ分離除去された突出めっきバリの回収装置を備えたベースローラで支持することができる。

本発明によれば、金属板に先にめっきを施した後、エッチング加工によりリードフレームを製造する方法であっても、所定位置にリードフレームの表面形状と同じ形状でめっき部を形成することができる。従って、めっき後に金属板をエッチング加工する方法により、めっきが必要な部分に金属板表面が露出しておらず且つめっきバリのない、部分めっきリードフレームを提供することができる。

本発明の部分めっきリードフレームの製造方法では、リードフレームを製造すべき金属板の表面上に部分めっきが本来必要な箇所（以下、めっき形成領域とも言う）よりも広い領域にめっきを形成し（第１工程）、次に、その金属板をエッチングしてリードフレームの形状に加工し（第２工程）、その後、リードフレームの表面外周縁より外側に突き出ている突出めっきバリを除去する（第３工程）。

一般に、金属板表面にめっきを形成する際には、図１（ａ）に示すように、製造すべきリードフレームの表面形状１に対して、めっき形成領域２が予め定められる。本発明方法の第１工程では、めっき用のレジストパターンとエッチング用のレジストパターンの位置ズレ量を考慮して、図１（ｂ）に示すように、上記めっき形成領域２を含め、リードフレームの表面形状１の外周縁１ａから所定の幅ｄだけ外側に突き出た領域にめっきを施して、めっき部３を形成する。

次に、第２工程において、上記めっき部が形成された金属板を、所定のレジストパターンにてエッチングすることにより、リードフレームの形状に加工する。得られるリードフレームは、めっき用のレジストパターンとエッチング用のレジストパターンが通常の位置ズレ量の範囲内である限り、図２（ａ）に示すように、めっき部３がリードフレーム１０の表面外周縁１０ａより幅ｄだけ外側に突き出ている。

そこで、第３工程において、リードフレーム１０の表面外周縁１０ａより外側に突き出ているめっき部分（突出めっきバリ）を除去することにより、図２（ｂ）に示すように、リードフレーム１０の所定めっき形成領域に正確に部分めっき４を形成することができる。従って、得られる部分めっきリードフレームには、部分めっきが必要な部分に金属板表面が露出しておらず、表面外周縁に突出めっきバリが残ることもない。

本発明方法の上記工程１において、めっき部を形成する際に、リードフレームの表面形状の外周縁から外側に突き出た部分の幅ｄとしては、５〜１８μｍの範囲が好ましい。この幅ｄが５μｍ未満では、めっき用のレジストパターンとエッチング用のレジストパターンの位置ズレ量をカバーすることが出来ず、リードフレームの部分めっきが必要な領域に金属板の素材表面が露出することがある。また、この幅ｄが１８μｍを超えて広くなると、エッチング後に残る突出めっきバリが大きくなるため除去が難しくなったり、隣接するパッド部及びリード部等のめっき部とが接触する危険が増えたりする。

また、上記第３工程において、リードフレームの表面外周縁より外側に突き出ている突出めっきバリを除去する手段としては、ブラシを用いる方法が最も簡単であり好ましい。例えば、リードフレームの表面にブラシを押し付けることにより、突出めっきバリは折り曲げられ、折り曲げられた突出めっきバリの一部はリードフレームから分離除去される。その後エアブローすることによって、折り曲げられてリードフレームに付着している突出めっきバリも完全に分離除去することができる。

尚、リードフレームを製造するための金属板は、通常使用されているもので良く、銅あるいは銅合金が最も一般的である。また、リードフレームに形成するめっきの種類については、特に制限はないが、部分めっきとして通常使用されている金属、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄなどを好適に用いることができる。

次に、本発明による部分めっきリードフレームの製造方法について、図３の工程フロー図を用いて更に詳しく説明する。まず、図３（ａ）に示すように、リードフレームを形成する金属板１の表面に、所定のめっき形成領域よりも広い領域にめっきするためのめっき用レジストパターン５ａを形成する。具体的には、めっき用レジストパターン５ａの開口部は、上述したように所定のめっき形成領域を含み且つリードフレームの表面形状の外周縁から所定の幅だけ外側に突き出た領域となっている。尚、金属板１の裏面には、全面を覆うめっき用レジスト５ｂを形成する。

この金属板１にめっきを施すことによって、図３（ａ）に示すように、形成されるべきリードフレームの上記所定領域となる箇所の金属板１の表面に、所定の厚みのめっき部３を形成する。その後、めっき部３が形成された金属板１から、表面のめっき用レジストパターン５ａ及び裏面のめっき用レジスト５ｂを剥離する。

次に、図３（ｂ）に示すように、めっき部３を形成した金属板１の表面と裏面に、エッチング用レジストパターン６ａ、６ｂを形成する。引き続き、金属板１をエッチングしてリードフレームの形状を形成し、エッチング用レジストパターン６ａ、６ｂを剥離することによって、図３（ｃ）に示すように、めっき部３を有するリードフレーム１０を得る。得られるリードフレーム１０のめっき部３は、所定のめっき形成領域に形成されると共に、そのめっき形成領域におけるリードフレーム１０の表面形状の外周縁から外側に突き出た突出めっきバリ３ａを有している。

尚、上記した金属板１の表面と裏面に形成するエッチング用レジストパターン６ａ、６ｂは、通常のごとく、本来のリードフレームの表面形状となる部分を覆うように設ければ良い。何故ならば、部分めっきを構成するＡｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄなどの金属は、リードフレームを構成するＣｕ又はＣｕ合金に比べてエッチング速度が遅いため、めっき部３がエッチング用レジストパターン６ａの開口部に露出していても、溶け残って突出めっきバリとなるからである。

その後、図３（ｄ）に示すように、めっき部３を有するリードフレーム１０の表面にブラシ７を押し当てて、リードフレーム１０の表面形状の外周縁から突出している突出めっきバリ３ａを折り曲げる。このとき、ブラシ７の接触の仕方などによって、突出めっきバリ３ａの幾つかは折り曲げられると同時に、めっき部３から分離してリードフレーム１０から除去される。

上記のごとくブラシで折り曲げられリードフレーム１０に付着している突出めっきバリ３ａは、図３（ｅ）に示すように、エア吐出手段８を用いてリードフレーム１０にエアブローすることにより、リードフレーム１０から完全に分離除去する。尚、使用するブラシの材質や構造、ブラシとリードフレームとの接触の程度、及びエアブローの条件などは、突出めっきバリをリードフレームから完全に分離除去することができるように、予め選定することができる。

使用するブラシとしては、突出めっきバリを折り曲げることができ、リードフレームに傷や変形を与えず且つ汚染が生じない材質であれば良く、例えばナイロンなどの合成繊維が好ましい。合成繊維の太さは、リードフレームの微細な隙間に侵入することができるように直径０.１ｍｍ未満のものが好ましいが、細すぎると突出めっきバリを確実に折り曲げることができないため、直径０.０５〜０.１ｍｍのものが好ましい。また、毛先長さは１５〜２０ｍｍ程度が望ましい。

ブラシの構造は、特に限定されるものではないが、自動的な処理を行う場合には回転ブラシが好ましい。特に回転ブラシを用いて正転と逆転を行うことによって、突出めっきバリを両方向から折り曲げ或いは折り曲げて分離除去することができる。更に好ましくは、回転ブラシの正転と逆転を交互に２回以上繰り返して行うことにより、突出めっきバリを折り曲げると同時に、その大部分をリードフレームから分離して除去することができる。

また、回転ブラシ先端の速度としては、ブラシの材質などにもよるが、少なくとも後工程のエアブローによってリードフレームから突出めっきバリを残らず分離除去できるように折り曲げるためには、１.５ｍ／秒以上であることが好ましく、量産の場合には安全を考慮して１.７ｍ／秒以上の速度が更に好ましい。尚、１.３ｍ／秒以上の速度であれば、突出めっきバリをほぼ全て折り曲げることができるが、折り曲げられた突出めっきバリが最終的にエアブロー後も分離されずに残りやすい。

エアブローの条件としては、前工程においてブラシで折り曲げられ且つリードフレームに残っている突出めっきバリを残らず分離除去できるように、例えばエア吐出口の大きさやエア圧力を定めることができる。また、リードフレームのパターンはさまざまであることから、エア吐出手段又はそのエア吐出口を揺動させることによって、エアをいろいろな方向からリードフレームに吹き付けるようにすることが好ましい。

上記した本発明方法の第３工程、即ちリードフレームの表面外周縁より外側に突き出ている突出めっきバリを除去する工程では、バッチ式でも連続式でも、ブラシとの接触時及びエアブロー時にリードフレームが変形することを防止するために、ブラシ及びエア吐出手段の反対側に、リードフレームを支え且つエアブローによるエアが通過し得る治具を設置する必要がある。

例えば連続式処理の場合、図４に示すように、ブラシ７及びエア吐出手段８と対向する位置に、それぞれリードフレーム１０を支えるベースローラ９を配置することができる。ベースローラ９の大きさは、リードフレーム１０の変形を防止するために大きいほど好ましいが、少なくとも回転ブラシなどのブラシ７よりも大きな直径とすることが必要である。

また、このベースローラに突出めっきバリの回収装置を備えることにより、ブラシ或いはエアブローによりリードフレームから分離除去された突出めっきバリを回収して、落下した突出めっきバリが再びリードフレームに付着することを防止することができる。具体的には、ベースローラの外周面を網目状とし、ベースローラの下方又は内部に回収容器を設置するなどの手段がある。

尚、上記したブラシ及びエアブローにより突出めっきバリを除去する工程は、リードフレームの片面のみを処理するため、リードフレームの両面にめっきが形成される場合には、片方の面の処理を行った後に反対側の面の処理を行うことによって、両面の処理をすることができる。

リードフレームを形成する金属板として一般的な銅合金板を用い、その表裏面上にドライフィルムレジストを被せ、リードフレームのめっきが必要な領域を露光・現像によって形成して、めっき用レジストパターンを形成した。このとき、めっき用レジストパターンは、本来の部分めっきを必要とする領域を含み、且つその領域のリードフレーム表面形状の外周縁より外側に５μｍだけ広い領域となるように形成した。

得られためっき用レジストパターンにより、銅合金板表面にニッケルとパラジウムと金を順次めっきして、合計の厚みが１.０μｍのめっき部を形成した。上記Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕのめっき部を形成した後、銅合金板からめっき用レジストパターンを剥離した。更に、この銅合金板の両面にドライフィルムレジストを被せ、露光・現像によって、製造すべきリードフレームの表面形状のエッチング用レジストパターンを形成した。

次に、通常のごとくエッチング液として塩化第二鉄を用いて銅合金板をエッチングした後、エッチング用レジストパターンを剥離することによって、リードフレーム表面の所定領域にめっき部を有するリードフレームを得た。このリードフレームには、めっき部が溶け残った突出めっきバリが、厚み１.０μｍ以下となって、リードフレーム表面形状の外周縁より約５μｍ程度外側に突出していた。

このリードフレームを外径３００ｍｍのベースローラに載せて一方向に移動させながら、ベースローラ上で外径７０ｍｍの回転ブラシをリードフレーム表面に押し当てて正転と逆転とを２回繰り返することにより、めっき部のうちリードフレーム表面形状より外側に突出している突出めっきバリを折り曲げた。このとき、突出めっきバリの一部はリードフレームから分離して落下した。尚、回転ブラシは直径０.０７ｍｍの６１０ナイロンを毛先長さ１７ｍｍに植毛したものであり、回転ブラシ先端の速度は１.７ｍ／秒とし、回転ブラシの先端がリードフレームの裏面側に達する程度に折り当てた。

引き続き、リードフレームを外径３００ｍｍのベースローラに載せて一方向に移動させながら、エア吐出口（直径２.５ｍｍ）を揺動させたエア吐出手段からベースローラ上でリードフレーム表面に、エア圧力０.２〜０.４ＭＰａにてエアブローを行うことによって、既に折り曲げられてリードフレームに残っていた突出めっきバリを全て分離落下させることができた。得られた部分めっきリードフレームは、外周縁にめっきバリがなく、部分めっきが必要な部分に銅合金板素材面の露出もなかった。

本発明による第１工程を説明する図面であり、（ａ）は金属板表面におけるリードフレームの表面形状、及び（ｂ）は本発明による金属板表面のめっき部を示す概略の平面図である。 本発明による第２工程及び第３工程を示す図面であり、（ａ）は第２工程のエッチング後のリードフレーム、及び（ｂ）は第３工程の突出めっきバリ除去後のリードフレームを示す概略の平面図と断面図である。 本発明による部分めっきリードフレームの製造方法を示す工程フロー図である。 本発明による部分めっきリードフレームの製造装置を示す概略の側面図である。

符号の説明

１ リードフレームの表面形状
１ａ リードフレームの表面形状の外周縁
２ めっき形成領域
３ めっき部
３ａ 突出めっきバリ
４ 部分めっき
５ａ、５ｂ めっき用レジストパターン
６ａ、６ｂ エッチング用レジストパターン
７ ブラシ
８ エア吐出手段
９ ベースローラ
１０ リードフレーム
１０ａ リードフレームの外周縁

Claims (4)

1. 製造すべきリードフレームの金属板表面上での表面形状に対し、該リードフレーム表面形状のめっき形成領域及びその外周縁から所定幅だけ外側に突き出た部分を含む領域にめっき部を形成し、めっき部が形成された金属板をエッチングしてリードフレームの形状に加工した後、得られたリードフレームの表面外周縁から外側に突き出ている突出めっきバリを、回転ブラシを用いて正転と逆転を行うことにより両方向から折り曲げ或いは折り曲げて分離除去し、折り曲げられてリードフレームに付着している突出めっきバリをエアブローにより分離除去することを特徴とする部分めっきリードフレームの製造方法。
2. 前記回転ブラシの正転と逆転を交互に２回以上繰り返して行うことを特徴とする、請求項１に記載の部分めっきリードフレームの製造方法。
3. 前記エアブローの際にエア吐出口を揺動させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の部分めっきリードフレームの製造方法。
4. 前記リードフレームを、前記回転ブラシの径より大きな径を有し且つ分離除去された突出めっきバリの回収装置を備えたベースローラで支持することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の部分めっきリードフレームの製造方法。

Images